LAHAT NG LITRATO
Ang 2016 Nobel Prize sa Chemistry ay iginawad sa tatlong siyentipiko para sa disenyo at synthesis ng mga molecular machine. Ang parangal ay natanggap ng isang mananaliksik mula sa Netherlands, Bernard Feringa, isang Briton na nagtatrabaho sa Estados Unidos, James Fraser Stoddart, at isang Pranses, Jean-Pierre Sauvage, ayon sa isang press release mula sa Nobel Committee.
Nagawa ng mga siyentipiko na bumuo ng pinakamaliit na makina sa mundo. Nagawa ng mga mananaliksik na iugnay ang mga molekula nang magkasama, na lumilikha ng maliliit na elevator, artipisyal na kalamnan at mikroskopikong motor. "Ang mga nanalo ng 2016 Nobel Prize sa chemistry ay pinaliit ang mga makina at dinala ang chemistry sa isang bagong dimensyon," sabi ng website ng komite. Ang press release ay nagsasaad na sa pag-unlad ng teknolohiya ng computing, ang miniaturization ng teknolohiya ay maaaring humantong sa isang rebolusyon.
Ang isang pangkat ng mga siyentipiko ay nakabuo ng mga molekula na may mga kontroladong paggalaw na maaaring magsagawa ng mga gawain kapag idinagdag ang enerhiya. Ginawa ni Sauvage ang unang hakbang patungo sa paglikha ng mga molecular machine noong 1983, na bumubuo ng isang kadena ng dalawang hugis-singsing na molekula na tinatawag na catenane. Para maisagawa ng isang makina ang isang gawain, dapat itong binubuo ng mga bahagi na maaaring gumalaw nang may kaugnayan sa isa't isa. Ang dalawang singsing na konektado ni Sauvage ay natugunan nang eksakto ang kinakailangang ito.
Ginawa ni Stoddart ang pangalawang hakbang noong 1991, na nag-synthesize ng rotaxane, isang tambalan kung saan ang isang singsing ay nakakabit sa isang molekulang hugis dumbbell. Kabilang sa kanyang mga pag-unlad ay isang molecular elevator, isang molekular na kalamnan at isang computer chip na nilikha batay sa mga molekula.
Sa wakas, ipinakita ni Feringa ang pagpapatakbo ng mga molecular motor noong 1999.
Inaasahan na sa hinaharap ang mga molekular na makina ay gagamitin upang lumikha ng mga bagong materyales, sensor at mga sistema ng imbakan ng enerhiya.
Si Stoddart ay ipinanganak noong 1942 sa Edinburgh. Ang siyentipiko ay dalubhasa sa larangan ng supramolecular chemistry at nanotechnology at nagtatrabaho sa Northwestern University sa estado ng US ng Illinois. Si Sauvage ay ipinanganak sa Paris noong 1944, siya ay nakikibahagi sa mga aktibidad na pang-agham sa Unibersidad ng Strasbourg, ang kanyang espesyalidad ay mga koneksyon sa koordinasyon. Si Feringa, ipinanganak noong 1951 sa Barger-Compaskum sa Netherlands, ay isang propesor ng organic chemistry sa Dutch University of Groningen.
Ang Nobel Prize ay nagkakahalaga ng 8 milyong Swedish kronor. Ang Chemistry Award ay iginawad mula noong 1901 (maliban sa 1916, 1917, 1919, 1924, 1933, 1940, 1941 at 1942). Sa taong ito, iginawad ang parangal sa ika-108 na pagkakataon.
Noong 2015, iginawad ang Nobel Prize sa Chemistry kay Swede Thomas Lindahl, US citizen na si Paul Modric at Turkish-American Aziz Sancar para sa kanilang pananaliksik sa mga mekanismo ng pag-aayos ng DNA. Ang gawain ng mga siyentipiko ay nagbigay sa mundo ng pangunahing kaalaman tungkol sa mga pag-andar ng mga buhay na selula at, lalo na, ang kanilang paggamit sa mga bagong paraan ng paglaban sa kanser, iniulat ng Komite ng Nobel. Tinataya na humigit-kumulang 80-90% ng lahat ng kanser ay dahil sa kakulangan ng pag-aayos ng DNA.
Ayon sa mga patakaran, ang Nobel Prize sa Physics at Chemistry ay maaari lamang igawad sa mga may-akda ng mga papel na nai-publish sa isang peer-reviewed press. Bilang karagdagan, ang pagtuklas ay dapat na tunay na makabuluhan at pangkalahatang kinikilala ng pamayanang siyentipiko sa daigdig, kaya naman mas madalas na natatanggap ng mga eksperimento ang premyo kaysa sa mga teorista.
Noong nakaraang araw, iginawad ang Nobel Prize sa Physics sa Stockholm. Tatlong British scientist na nagtatrabaho sa Estados Unidos ang tumanggap ng parangal. Ang Briton na si Duncan Haldane at ang mga Scottish-American na sina David Thouless at Michael Kosterlitz ay tumanggap ng premyo para sa "theoretical discoveries ng topological phase transitions at topological phases of matter." Sinaliksik ng mga siyentipiko ang mga hindi pangkaraniwang estado ng bagay. Pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga superconductor, superfluids at manipis na magnetic films.
Ang 2016 Nobel Prize sa Physiology o Medicine ay iginawad sa 71-taong-gulang na Japanese scientist na si Yoshinori Ohsumi noong Oktubre 3. Siya ay ginawaran para sa kanyang mga natuklasan sa larangan ng autophagy (mula sa Griyego na "self-eating") - isang proseso kung saan ang mga panloob na bahagi ng isang cell ay inihahatid sa mga lysosome nito (sa mga mammal) o mga vacuoles (sa mga yeast cell) at sumailalim sa degradasyon doon.
Ang taunang seremonya ng pag-anunsyo ng mga nagwagi ay naganap sa Stockholm Nobel Prize sa Chemistry.
Noong Oktubre 5, 2016, inihayag ang mga pangalan ng mga nanalo ng Nobel Prize sa Chemistry para sa 2016. Naging Pranses sila Jean-Pierre Souvage(Jean-Pierre Sauvage), Amerikanong may lahing Scottish James Fraser Stoddart(Fraser Stoddart) at Dutchman Bernard Feringa(Bernard Feringa).
Mga salita ng premyo: " Para sa disenyo at synthesis ng mga molecular machine«.
Ang mga molecular machine ay mga device na nagmamanipula ng mga solong atomo at molekula. Maaari nilang ilipat ang mga ito mula sa isang lugar patungo sa isa pa, ilapit ang mga ito upang magkaroon ng chemical bond sa pagitan nila, o paghiwalayin ang mga ito para maputol ang chemical bond. Ang laki ng molecular machine ay hindi maaaring masyadong malaki. Ito ay karaniwang nasa pagkakasunud-sunod ng ilang nanometer.
Kabilang sa mga nangangako mga lugar ng aplikasyon Ang ganitong mga makina ay ginagamit para sa molecular surgery, naka-target na paghahatid ng mga gamot (halimbawa, malalim sa isang tumor ng kanser, kung saan ang mga maginoo na gamot ay halos hindi tumagos), pagwawasto ng disordered biochemical function ng katawan.
Tulad ng nakasaad sa isang press release mula sa Royal Swedish Academy of Sciences, ang unang hakbang patungo sa isang molecular machine, si Prof. Jean-Pierre Sauvage ginawa noong 1983 nang matagumpay niyang naiugnay ang dalawang molekulang hugis singsing upang bumuo ng isang kadena na kilala bilang catenane. Ang mga molekula ay karaniwang pinagsasama-sama ng malalakas na covalent bond kung saan ang mga atomo ay nagbabahagi ng mga electron, ngunit sa kadena na ito sila ay pinagsama ng isang mas maluwag na mekanikal na bono. Para maisagawa ng isang makina ang isang gawain, dapat itong binubuo ng mga bahagi na maaaring gumalaw nang may kaugnayan sa isa't isa. Ang dalawang konektadong singsing ay ganap na nakakatugon sa kinakailangang ito.
Ang pangalawang hakbang ay ginawa Fraser Stoddart noong 1991 nang bumuo siya ng rotaxane (isang uri ng istrukturang molekular). Inilagay niya ang isang molecular ring sa isang manipis na molekular na axis at ipinakita na ang singsing na ito ay maaaring gumalaw kasama ang axis. Ang mga rotaxanes ay ang batayan para sa mga pag-unlad gaya ng molecular elevator, molecular muscle, at molecule-based na computer chip.
A Bernard Feringa ay ang unang tao na bumuo ng isang molecular motor. Noong 1999, nakakuha siya ng molecular rotor blade na patuloy na umiikot sa isang direksyon. Gamit ang molecular motors, pinaikot niya ang isang glass cylinder na 10 libong beses na mas malaki kaysa sa motor, at nakabuo din ang scientist ng nanocar.
Ang 2016 laureates ay magbabahagi ng pantay na bahagi sa kanilang sarili ng cash na bahagi ng premyo sa halagang 8 milyong Swedish kronor (humigit-kumulang $933.6 thousand).
Unang Nobel Prize sa Chemistry natanggap noong 1901 Jacob Hendrik van't Hoff bilang pagkilala sa napakalaking kahalagahan ng pagtuklas ng mga batas ng dynamics ng kemikal at osmotic pressure sa mga solusyon. Mula noon hanggang 2015, 172 katao ang naging laureate nito, 4 sa kanila ay babae.
Kadalasan, ang Nobel Prize sa Chemistry ay iginawad para sa trabaho sa larangan biochemistry(50 beses), organikong kimika(43 beses) at pisikal na kimika(38 beses).
2015 Nobel Prize sa Chemistry nakatanggap ng isang Swede Thomas Lindahl, American Paul Modrich at Turkish native na si Aziz Sancar "para sa mekanikal na pag-aaral ng pag-aayos ng DNA," na nagpapakita sa antas ng molekular kung paano kinukumpuni ng mga cell ang nasirang DNA at pinapanatili ang genetic na impormasyon.
Ang mga nanalo ng 2016 Nobel Prize sa Chemistry ay inihayag ngayon. "Para sa disenyo at synthesis ng mga molecular machine" tatlong chemist ang makakatanggap ng kabuuang 58 milyong rubles - Jean-Pierre Sauvage (France), Sir Fraser Stoddart (USA) at Bernard Feringa (Holland). Ang buhay ay nagsasalita tungkol sa kung ano ang mga molecular machine at kung bakit ang kanilang paglikha ay karapat-dapat sa gayong prestihiyosong pang-agham na parangal.
Ano ang isang makina sa pinaka-pangkalahatang pag-unawa sa terminong ito? Ito ay isang aparato na iniakma para sa ilang mga operasyon, na may kakayahang gawin ang mga ito "kapalit" para sa gasolina. Ang makina ay maaaring paikutin, itaas o ibaba ang anumang bagay, at maaari ring kumilos bilang isang bomba.
Ngunit gaano ba kaliit ang gayong makina? Halimbawa, mukhang napakaliit ng ilang bahagi ng mekanismo ng relo - may mas maliit ba? Oo, tiyak. Ginagawang posible ng mga pisikal na pamamaraan ang pagputol ng isang gear na may diameter na ilang daang mga atomo. Ito ay daan-daang libong beses na mas maliit kaysa sa isang milimetro na pamilyar sa mga pinuno ng paaralan. Noong 1984, tinanong ng Nobel laureate na si Richard Feynman ang mga physicist kung gaano kaliit ang isang mekanismo na may mga gumagalaw na bahagi.
Si Feynman ay binigyang inspirasyon ng mga halimbawa mula sa kalikasan: ang flagella ng bakterya, na nagpapahintulot sa maliliit na organismo na ito na gumalaw, ay umiikot salamat sa isang kumplikadong binubuo ng ilang mga molekula ng protina. Ngunit maaari bang lumikha ang isang tao ng isang bagay na tulad nito?
Ang mga molecular machine, marahil ay binubuo lamang ng isang molekula, ay parang isang bagay na wala sa science fiction. Sa katunayan, kamakailan lamang namin natutunan na manipulahin ang mga atom (isang sikat na eksperimento sa IBM ang naganap noong 1989) at gumana sa mga solong, nakatigil na molekula. Upang gawin ito, ang mga physicist ay lumikha ng malalaking pag-install at gumugol ng hindi kapani-paniwalang pagsisikap. Gayunpaman, nakahanap ang mga chemist ng isang paraan upang lumikha ng quintillions ng mga naturang device nang sabay-sabay. Siya ang naging paksa ng 2016 Nobel Prize.
Ang pangunahing problema sa paglikha ng isang makina na binubuo ng isang molekula ay chemical bonding. Ito ang nagbubuklod sa lahat ng mga atomo ng isang molekula na pumipigil sa pagkakaroon nito ng mga gumagalaw na bahagi. Upang malutas ang kontradiksyon na ito, ang mga chemist ay "nag-imbento" ng isang bagong uri ng bono - mekanikal.
Ano ang hitsura ng mga mechanically bonded molecule? Isipin natin ang isang malaking molekula, ang mga atomo nito ay nakaayos sa isang singsing. Kung dadaan tayo ng isa pang kadena ng mga atomo sa pamamagitan nito at isasara din ito sa isang singsing, makakakuha tayo ng isang butil na hindi mahahati sa dalawang singsing nang hindi nasisira ang mga bono ng kemikal. Ito ay lumiliko na mula sa isang kemikal na pananaw, ang mga singsing na ito ay konektado, ngunit walang tunay na koneksyon sa kemikal sa pagitan nila. Sa pamamagitan ng paraan, ang konstruksiyon na ito ay tinatawag na catenan, mula sa Latin catena- tanikala. Ang pangalan ay sumasalamin sa katotohanan na ang gayong mga molekula ay parang mga link sa isang kadena na konektado sa isa't isa.
Ang laureate mula sa France, si Jean-Pierre Sauvage, ay tumanggap ng premyo higit sa lahat para sa kanyang pambihirang trabaho sa mga pamamaraan para sa synthesis ng catenanes. Noong 1983, naisip ng isang siyentipiko kung paano magagawa nang may layunin ang gayong mga molekula. Hindi siya ang unang nag-synthesize ng catenane, ngunit ang pamamaraan ng template synthesis na iminungkahi niya ay ginagamit pa rin sa mga modernong gawa.
May isa pang klase ng mga compound na nauugnay sa mekanikal na tinatawag na rotaxane. Ang mga molekula ng naturang mga compound ay binubuo ng isang singsing kung saan sinulid ang isang kadena ng mga atomo. Sa mga dulo ng chain na ito, naglalagay ang mga chemist ng mga espesyal na "plug" na pumipigil sa singsing na dumulas sa kadena. Pinangasiwaan sila ng isa pang Nobel laureate ngayong taon, si Sir James Fraser Stoddart. Siyanga pala, ang Scots-born Stoddart ang may hawak ng titulong Knight Bachelor. Siya ay na-knight ni Queen Elizabeth II mismo para sa kanyang trabaho sa organic synthesis. Gayunpaman, nagtatrabaho na ngayon si Stoddart sa USA, sa Northwestern University.
Sa mga klase ng compound na ito, ang mga indibidwal na fragment ay maaaring malayang gumagalaw sa isa't isa. Ang mga singsing ng catenanes ay maaaring malayang umiikot na may kaugnayan sa isa't isa, at ang singsing sa rotaxane ay maaaring dumulas sa kadena. Ginagawa nitong mahusay silang mga kandidato para sa mga molecular machine kung saan naging interesado si Feynman. Gayunpaman, upang ang mga istrukturang ito ay matawag na, ito ay kinakailangan upang makamit ang isa pang bagay mula sa kanila - controllability.
Lalo na para dito, ginamit ng mga chemist ang mga pangunahing ideya ng electrostatics: kung gagawin mo ang isa sa mga singsing na sinisingil, at sa pangalawang singsing (o chain) ay naglalagay ng mga fragment na maaaring magbago ng kanilang singil sa ilalim ng impluwensya ng mga panlabas na impluwensya, pagkatapos ay maaari mong gawin ang singsing. itaboy mula sa isang lugar ng singsing (o kadena) at lumipat sa isa pa. Sa mga unang eksperimento, natutunan ng mga siyentipiko na pilitin ang mga molecular machine na gawin ang mga naturang operasyon gamit ang mga impluwensyang kemikal. Ang susunod na hakbang ay ang paggamit ng liwanag, mga de-koryenteng impulses at kahit na init lamang para sa parehong mga layunin - ang mga pamamaraang ito ng paglilipat ng "gasolina" ay naging posible upang mapabilis ang pagpapatakbo ng mga makina.
Ang gawain ng ikatlong laureate, si Bernard Feringa, ay nararapat na espesyal na banggitin. Nagawa ng Dutch chemist na walang mechanically bound molecules. Sa halip, nakahanap ang siyentipiko ng isang paraan upang paikutin ang mga molekula ng isang tambalang naglalaman ng tradisyonal na mga bono ng kemikal. Noong 1999, ipinakita ni Feringa ang isang molekula na mukhang dalawang talim na konektado sa isa't isa. Ang bawat isa sa mga blades na ito ay sinubukang itulak palayo sa isa't isa, at ang kanilang asymmetrical na hugis ay naging kapaki-pakinabang upang paikutin sa isang direksyon lamang, na parang mayroong isang ratchet sa "axis" sa pagitan ng mga blades na ito.
Upang gawin ang molecule na gumana tulad ng isang rotor, ito ay sapat na upang lumiwanag lamang ang ultraviolet light dito. Ang mga blades ay nagsimulang iikot na may kaugnayan sa bawat isa sa isang mahigpit na tinukoy na direksyon. Nang maglaon, ikinabit pa ng mga chemist ang gayong mga molekula ng rotor sa isang malaking (kumpara sa mismong rotor) na particle at sa gayon ay pinaikot ito. Sa pamamagitan ng paraan, ang bilis ng pag-ikot ng isang libreng rotor ay maaaring umabot sa sampu-sampung milyong mga rebolusyon bawat segundo.
Sa tatlong simpleng molekulang ito, nakagawa ang mga chemist ng iba't ibang uri ng molecular machine. Ang isa sa mga pinakamagandang halimbawa ay ang molekular na "kalamnan", na isang kakaibang hybrid ng catenane at rotaxane. Kapag nalantad sa mga kemikal (nagdaragdag ng mga tansong asing-gamot), ang "kalamnan" ay kumukuha ng dalawang nanometer.
Ang isa pang variant ng molecular machine ay isang "elevator" o elevator. Ito ay ipinakilala noong 2004 ng grupo ni Stoddart batay sa rotaxane. Ang aparato ay nagbibigay-daan sa molecular pad na itaas at ibaba ng 0.7 nanometer, na gumagawa ng "perceptible" na puwersa ng 10 picopascals.
Noong 2011, ipinakita ni Feringa ang konsepto ng isang four-rotor molecular "machine" na may kakayahang magmaneho sa ilalim ng impluwensya ng mga electrical impulses. Ang "nanomachine" ay hindi lamang itinayo, ngunit ang pag-andar nito ay nakumpirma din: ang bawat rebolusyon ng mga rotor ay talagang bahagyang nagbago ng posisyon ng molekula sa espasyo.
Bagama't mukhang kawili-wili ang mga device na ito, kailangang tandaan na ang isa sa mga kinakailangan ng Nobel para sa mga nagwagi ay ang kahalagahan ng mga pagtuklas para sa agham at sangkatauhan. Bahagyang sa tanong na "bakit ito kailangan?" sagot ni Bernard Feringa nang ipaalam sa kanya ang parangal. Ayon sa chemist, ang pagkakaroon ng naturang mga kontroladong molecular machine, nagiging posible na lumikha ng mga medikal na nanorobots. "Isipin ang maliliit na robot na maaaring ipasok ng mga doktor sa hinaharap sa iyong mga ugat at idirekta sila upang maghanap ng mga selula ng kanser." Nabanggit ng siyentipiko na naramdaman niya ang parehong paraan na malamang na naramdaman ng magkapatid na Wright pagkatapos ng kanilang unang paglipad, nang tanungin sila ng mga tao kung bakit maaaring kailanganin ang mga sasakyang lumilipad.
Ang mga nanalo ng 2016 Nobel Prize sa Chemistry ay sina Jean-Pierre Sauvage mula sa University of Strasbourg (France), Fraser Stoddart mula sa Northwestern University (USA) at Bernard Feringa mula sa University of Groningen (Holland). Ang prestihiyosong premyo ay iginawad "para sa disenyo at synthesis ng mga molekular na makina" - mga indibidwal na molekula o mga molekular na complex na maaaring magsagawa ng ilang mga paggalaw kapag binigyan ng enerhiya mula sa labas. Ang karagdagang pag-unlad ng lugar na ito ay nangangako ng mga tagumpay sa maraming larangan ng agham at medisina.
Regular na pinarangalan ng Komite ng Nobel ang mga gawa na, bilang karagdagan sa halagang pang-agham, ay may ilang karagdagang sarap. Halimbawa, sa pagtuklas ng graphene nina Geim at Novoselov (tingnan ang Nobel Prize sa Physics - 2010, "Elements", 10/11/2010), bilang karagdagan sa pagtuklas mismo at paggamit nito para sa pag-obserba ng epekto ng quantum Hall sa temperatura ng silid , may mga kapansin-pansing teknikal na detalye: pagbabalat ng mga layer ng grapayt gamit ang simpleng tape. Si Shekhtman, na nakatuklas ng mga quasicrystals, ay nagkaroon ng kasaysayan ng siyentipikong paghaharap sa isa pang iginagalang na Nobelist - si Pauling, na nagpahayag na "walang mga quasicrystals, ngunit mayroong mga quasi-scientist."
Sa larangan ng molecular machine, sa unang sulyap, walang ganoong highlight, maliban sa katotohanan na ang isa sa mga laureates, Stoddart, ay may isang knighthood (hindi siya ang una). Ngunit sa katunayan, mayroon pa ring mahalagang tampok. Ang synthesis ng mga molecular machine ay halos ang tanging lugar sa akademikong organic chemistry na matatawag na purong inhinyero sa antas ng molekular, kung saan ang mga tao ay nagdidisenyo ng isang molekula mula sa simula at hindi nagpapahinga hanggang sa makuha nila ito. Sa likas na katangian, ang gayong mga molekula, siyempre, ay umiiral (ito ay kung paano ang ilang mga protina ng mga organikong selula ay nakabalangkas - myosin, kinesins - o, halimbawa, ribosom), ngunit ang mga tao ay malayo pa rin sa pag-abot sa ganoong antas ng pagiging kumplikado. Samakatuwid, sa ngayon, ang mga molecular machine ay ang bunga ng pag-iisip ng tao mula simula hanggang wakas, nang walang pagtatangka na gayahin ang kalikasan o ipaliwanag ang mga naobserbahang natural na phenomena.
Kaya, pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga molekula kung saan ang isang bahagi ay nakakagalaw nang may kaugnayan sa isa pa sa isang kontroladong paraan - kadalasang gumagamit ng ilang panlabas na impluwensya at init para gumalaw. Upang lumikha ng gayong mga molekula, ang Sauvage, Stoddard at Feringa ay nakabuo ng iba't ibang mga prinsipyo.
Ginawa nina Sauvage at Stoddard ang mga mechanically linked molecules: catenanes - dalawa o higit pang naka-link na molekular na singsing na umiikot sa isa't isa (Fig. 1), at rotaxanes - composite molecules ng dalawang bahagi, kung saan ang isang bahagi (ring) ay maaaring gumalaw kasama ang isa (straight). base ), pagkakaroon ng mga volumetric na grupo (stoppers) kasama ang mga gilid upang ang singsing ay "hindi lumipad" (Larawan 2).
Gamit ang konsepto sa itaas, ang "molecular elevators", "molecular muscles", iba't ibang molekular na topological na istruktura ng teoretikal na interes, at kahit na isang artipisyal na ribosome na may kakayahang napakabagal na pag-synthesize ng mga maiikling protina ay nalikha.
Ang diskarte ni Feringhi ay sa panimula ay naiiba at napaka-eleganteng (Larawan 3). Sa Feringhi molecular motor, ang mga bahagi ng molekula na umiikot na may kaugnayan sa isa't isa ay hindi nakaugnay sa mekanikal, ngunit sa pamamagitan ng isang tunay na covalent bond - isang carbon-carbon double bond. Ang pag-ikot ng mga grupo sa paligid ng isang double bond ay imposible nang walang panlabas na impluwensya. Ang ganitong epekto ay maaaring pag-iilaw ng ultraviolet light: sa makasagisag na pagsasalita, ang ultraviolet light ay pumipili ng isang bono sa dobleng isa, na nagpapahintulot sa pag-ikot ng isang bahagi ng isang segundo. Sa lahat ng mga posisyon, ang molekula ng Feringhi ay structurally strained at ang double bond ay pinahaba. Kapag lumiliko, ang molekula ay sumusunod sa pinakamababang pagtutol, sinusubukang hanapin ang posisyon na may pinakamababang pag-igting. Nabigo siyang gawin ito, ngunit sa bawat yugto ay lumiliko siya halos sa isang direksyon.
Ang isang katulad na motor na may maliliit na pagbabago, tulad ng ipinakita noong 2014, ay may kakayahang humigit-kumulang 12 milyong rebolusyon bawat segundo (J. Vachon et al., 2014. Isang ultrafast surface-bound photo-active molecular motor). Ang pinakamagandang paggamit ng Feringhi motor ay ipinakita sa isang "nanomachine" sa isang gintong substrate (Larawan 4). Apat na motor, na nakakabit na parang mga gulong sa isang mahabang molekula, ay umiikot sa isang direksyon, at ang "kotse" ay umuusad.
Sa kasalukuyan, isinasagawa ang pag-unlad sa isang molecular motor na maaaring i-activate sa pamamagitan ng nakikitang liwanag sa halip na UV. Sa tulong ng naturang motor, posible na i-convert ang solar energy sa mekanikal na enerhiya sa isang ganap na hindi pa nagagawang paraan - pag-bypass ng kuryente.
Sa kanyang pinakahuling gawain, na inilathala sa Journal of the American Chemical Society ( JACS), Ipinakita ni Feringa ang disenyo ng isang motor na ang bilis ng pag-ikot ay maaaring kontrolin ng pagkilos ng kemikal, tulad ng ipinapakita sa Fig. 5. Kapag ang isang effector molecule (metal dichloride - zinc Zn, palladium Pd o platinum Pt) ay idinagdag sa molecular motor, ang huli ay nagbabago ng conformation, na nagpapadali sa pag-ikot. Ipinakita ng mga sukat na sa 20°C, sa tatlong nasubok na effectors, ang motor ay umiikot nang pinakamabilis na may platinum (na may dalas na 0.13 Hz), bahagyang mas mabagal sa palladium (0.035 Hz) at mas mabagal sa zinc (0.009 Hz). Ang maximum na bilis ng motor na walang effector ay 0.0041 Hz. Ang naobserbahang kababalaghan ay nakumpirma ng quantum mechanical kalkulasyon ng mga istruktura ng motor na may at walang mga effector. Ipinapakita ng mga kalkulasyon kung paano nagbabago ang conform at kung gaano kadali ang pag-ikot.
Sa konklusyon, nararapat na sabihin na ang mga molecular motor ay hindi pa nakakahanap ng aplikasyon sa pang-araw-araw na buhay, ngunit ito ay halos tiyak na oras at sa malapit na hinaharap makikita natin ang kanilang aktibong paggamit.
Mga Pinagmulan:
1) Ang Nobel Prize sa Chemistry 2016 - opisyal na mensahe ng Nobel Committee.
2) Molecular Machines - isang detalyadong pangkalahatang-ideya ng gawain ng mga nagwagi, na inihanda ng Komite ng Nobel.
3) Adele Faulkner, Thomas van Leeuwen, Ben L. Feringa, at Sander J. Wezenberg. Allosteric Regulation ng Rotational Speed sa isang Light-Driven Molecular Motor // Journal ng American Chemical Society. Setyembre 26, 2016. V. 138 (41). P. 13597–13603. DOI: 10.1021/jacs.6b06467.
Grigory Molev
